双层桁梁与拱壳协作体系桥梁及架设方法

申请号 CN202211479803.0 申请日 2022-11-24 公开(公告)号 CN116005542A 公开(公告)日 2023-04-25
申请人 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司; 中新苏滁(滁州)开发有限公司; 发明人 姜洋; 李阳; 韩旭; 贺健; 郏亚坤;
摘要 本 发明 公开了一种双层 钢 桁梁与拱壳协作体系 桥梁 及架设方法,桥梁主体包括上层 桥面 、下层桥面、钢桁梁和钢拱壳,钢拱壳的壳体下端开口,壳体的开口两端在边跨分别连接上层桥面的前后侧边沿,壳体的开口两端在中跨分别连接下层桥面的前后侧边沿,上层桥面和钢桁梁在中跨被包裹于壳体内。本发明上层桥面通行机动车,下层桥面通行慢行系统,将机动车与慢行系统分离,既保证了慢行系统的安全性,又降低了慢行系统设计高程,便于行人和非机动车通行;钢桁梁与钢拱壳形成协作体系共同承担二期恒载和 汽车 、人群、 风 等运营期荷载,将景观性拱壳结构与钢桁梁相结合,在提升桥梁景观性的同时,钢拱壳参与桥梁总体受 力 ,提高了整体结构安全度和经济性。
权利要求

1.一种双层桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,包括桥梁主体,所述桥梁主体包括:
上层桥面,布置机动车道;
下层桥面,布置人行道和非机动车道;
钢桁梁,布置于所述上层桥面和所述下层桥面之间;以及,
钢拱壳,位于所述桥梁主体的顶部位置,包括壳体,所述壳体的下端开口,所述壳体的开口两端在边跨分别连接所述上层桥面的前后侧边沿,所述壳体的开口两端在中跨分别连接所述下层桥面的前后侧边沿,所述上层桥面和所述钢桁梁在中跨被包裹于所述壳体内。
2.如权利要求1所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述钢桁梁包括前钢桁梁和后钢桁梁,所述前钢桁梁和所述后钢桁梁均为由“V”形桁依次端连接形成的多跨连续结构。
3.如权利要求2所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述前钢桁梁的上端向前、所述后钢桁梁的上端向后略微外倾相同度。
4.如权利要求2所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述“V”形桁包括上弦杆、下弦杆和斜腹杆,所述斜腹杆通过所述上弦杆连接所述上层桥面并通过所述下弦杆连接所述下层桥面,或者,所述“V”形桁包括上弦杆、下弦杆和端腹杆,所述端腹杆通过所述上弦杆连接所述上层桥面并通过所述下弦杆连接所述下层桥面。
5.如权利要求1所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述上层桥面在中跨与所述壳体之间横向布置有抗支座,所述抗风支座固定于所述上层桥面并与所述壳体之间留有间隙。
6.如权利要求1所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述壳体的纵向截面为鸡蛋壳形。
7.如权利要求1所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,所述壳体与所述下层桥面的连接位置布置有纵向边梁。
8.一种双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁的架设方法,用于架设如权利要求1至7中任意一项所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,其特征在于,包括:
a、完成桩基础、承台和墩柱施工;
b、搭设钢桁梁临时支架
c、在钢桁梁临时支架上拼装钢桁梁,钢桁梁合龙后拆除钢桁梁临时支架;
d、搭设第一钢拱壳临时支架,拼装下层钢拱壳;
e、在上层桥面搭设第二钢拱壳临时支架,在第二钢拱壳临时支架上拼装上层钢拱壳,钢拱壳合龙后,拆除第一钢拱壳临时支架和第二钢拱壳临时支架;
f、按照由跨中至桥墩支点方向浇筑上层桥面混凝土桥面板,全桥附属结构施工完成后施工过程结束。

说明书全文

双层桁梁与拱壳协作体系桥梁及架设方法

技术领域

[0001] 本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及一种双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁及架设方法。

背景技术

[0002] 对于跨越河流或地面道路的城市桥梁,由于需要考虑桥梁结构高度和满足桥下通航或车辆通行净高的要求,桥面高度一般较高,需要通过较长的引桥或桥头堡来满足慢行系统的通行要求,存在慢行系统爬升高度高、通行不便利的问题。双层钢桁梁桥可利用下层桥面通行慢行系统,与接线道路直接连通,利于行人和非机动车快速、便捷随桥过河。近年来,在桥梁主体结构上通过增加装饰性结构来提升城市桥梁的景观效果,但是装饰性结构并不参与桥梁结构受,却增加了原有桥梁的设计荷载,降低了结构的安全度。

发明内容

[0003] 有鉴于此,本发明的目的是提供一种双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁及架设方法,以解决现有技术中的不足。
[0004] 为了达到上述目的,本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
[0005] 一方面,提供一种双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,包括桥梁主体,所述桥梁主体包括:
[0006] 上层桥面,布置机动车道;
[0007] 下层桥面,布置人行道和非机动车道;
[0008] 钢桁梁,布置于所述上层桥面和所述下层桥面之间;以及,
[0009] 钢拱壳,位于所述桥梁主体的顶部位置,包括壳体,所述壳体的下端开口,所述壳体的开口两端在边跨分别连接所述上层桥面的前后侧边沿,所述壳体的开口两端在中跨分别连接所述下层桥面的前后侧边沿,所述上层桥面和所述钢桁梁在中跨被包裹于所述壳体内。
[0010] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述钢桁梁包括前钢桁梁和后钢桁梁,所述前钢桁梁和所述后钢桁梁均为由“V”形桁依次端连接形成的多跨连续结构。
[0011] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述前钢桁梁的上端向前、所述后钢桁梁的上端向后略微外倾相同度。
[0012] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述“V”形桁包括上弦杆、下弦杆和斜腹杆,所述斜腹杆通过所述上弦杆连接所述上层桥面并通过所述下弦杆连接所述下层桥面,或者,所述“V”形桁包括上弦杆、下弦杆和端腹杆,所述端腹杆通过所述上弦杆连接所述上层桥面并通过所述下弦杆连接所述下层桥面。
[0013] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述上层桥面在中跨与所述壳体之间横向布置有抗支座,所述抗风支座固定于所述上层桥面并与所述壳体之间留有间隙。
[0014] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述壳体的纵向截面为鸡蛋壳形。
[0015] 如所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,所述壳体与所述下层桥面的连接位置布置有纵向边梁。
[0016] 另一方面,提供一种双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁的架设方法,用于架设如上述任意一项所述双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁,包括:
[0017] a、完成桩基础、承台和墩柱施工;
[0018] b、搭设钢桁梁临时支架
[0019] c、在钢桁梁临时支架上拼装钢桁梁,钢桁梁合龙后拆除钢桁梁临时支架;
[0020] d、搭设第一钢拱壳临时支架,拼装下层钢拱壳;
[0021] e、在上层桥面搭设第二钢拱壳临时支架,在第二钢拱壳临时支架上拼装上层钢拱壳,钢拱壳合龙后,拆除第一钢拱壳临时支架和第二钢拱壳临时支架;
[0022] f、按照由跨中至桥墩支点方向浇筑上层桥面混凝土桥面板,全桥附属结构施工完成后施工过程结束。
[0023] 本发明技术方案的有益效果是:
[0024] 上层桥面通行机动车,下层桥面通行慢行系统,将机动车与慢行系统分离,既保证了慢行系统的安全性,又降低了慢行系统设计高程,便于行人和非机动车通行;钢桁梁与钢拱壳形成协作体系共同承担二期恒载和汽车、人群、风等运营期荷载,将景观性拱壳结构与钢桁梁相结合,在提升桥梁景观性的同时,钢拱壳参与桥梁总体受力,提高了整体结构安全度和经济性。附图说明
[0025] 为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果,以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
[0026] 图1为本发明较佳实施例立面结构示意图;
[0027] 图2为本发明较佳实施例中跨断面结构示意图;
[0028] 图3为本发明较佳实施例钢拱壳与下层桥面连接结构示意图;
[0029] 图4a、图4b、图4c、图4d、图4e分别为本发明较佳实施例桥梁架设方法步骤a、b、c、d、e示意图;
[0030] 图中:1、上层桥面;2、下层桥面;3、钢桁梁;31、前钢桁梁;32、后钢桁梁;33、上弦杆;34、下弦杆;35、斜腹杆;36、端腹杆;4、钢拱壳;41、壳体;42、纵向边梁;43、圆弧倒角;44、下层钢拱壳;5、抗风支座;6、钢桁梁临时支架;7、第一钢拱壳临时支架;8、第二钢拱壳临时支架。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
[0032] 参看图1、图2所示,本发明双层钢桁梁与拱壳协作体系桥梁包括桥梁主体,桥梁主体包括上层桥面1、下层桥面2、钢桁梁3和钢拱壳4,结构总体表现为多跨连续梁受力特征,上层桥面1可以略宽于下层桥面2,上层桥面1布置机动车道,可采用正交异性组合桥面板,纵向加劲肋采用U形加劲和板肋,设置低收缩混杂纤维现浇混凝土桥面板,下层桥面2布置人行道和非机动车道,采用正交异性钢桥面板,板桁结合。钢桁梁3布置于上层桥面1和下层桥面2之间。钢拱壳4位于桥梁主体的顶部位置,包括壳体41,壳体41的下端开口,壳体41的开口两端在边跨分别连接上层桥面1的前后侧边沿,壳体41的开口两端在中跨分别连接下层桥面2的前后侧边沿,上层桥面1和钢桁梁3在中跨被包裹于壳体41内。
[0033] 钢桁梁3包括前钢桁梁31和后钢桁梁32,前钢桁梁31和后钢桁梁32均为由“V”形桁依次端连接形成的多跨连续结构。钢桁梁3的桁架采用等桁高,主桁由两片桁架组成,桁架节点采用整体式节点,节段之间采用焊接连接。
[0034] 前钢桁梁31的上端向前、后钢桁梁32的上端向后略微外倾相同角度,角度范围<20°。结合图2的断面图来看,可以理解的是,前钢桁梁31的上下端、后钢桁梁32的上下端分别位于上层桥面1、下层桥面2的大约三分之一位置,通过略微倾斜使得前后钢桁梁的纵向断面呈现类“V”形,提供最佳支撑力道。
[0035] 进一步地,“V”形桁(单片桁架)包括上弦杆33、下弦杆34和斜腹杆35,均为箱型断面,斜腹杆35通过上弦杆33连接上层桥面1并通过下弦杆34连接下层桥面2,或者,“V”形桁包括上弦杆33、下弦杆34和端腹杆36,均为箱型断面,端腹杆36通过上弦杆33连接上层桥面1并通过下弦杆34连接下层桥面2。
[0036] 参看图2所示,上层桥面1在中跨与壳体41之间横向布置有抗风支座5,抗风支座5固定于上层桥面1并与壳体41之间留有间隙。在正常运营条件下,壳体41与抗风支座5不会接触,但在极限风荷载作用下,设置抗风支座5能够有效限制壳体41的横桥向位移。
[0037] 进一步地,壳体41的纵向截面为鸡蛋壳形,流线型外表面降低风阻力。
[0038] 参看图3所示,壳体41与下层桥面2的连接位置布置有纵向边梁42,中跨下层桥面2的挑臂与钢拱壳4连接,受力较大,纵向边梁42采用箱型断面。
[0039] 钢拱壳4为复杂的空间多拱肢结构,采用钢箱结构,顶侧板、腹板、内侧板均设板式加劲肋,进一步地,钢拱壳4的外露的圆弧倒角43采用外包钢板。
[0040] 桥梁架设时,主要包括下列步骤:
[0041] a、如图4a所示,完成桩基础、承台和墩柱施工;
[0042] b、如图4b所示,搭设钢桁梁临时支架6;
[0043] c、如图4c所示,在钢桁梁临时支架6上拼装钢桁梁3,钢桁梁3合龙后拆除钢桁梁临时支架6;
[0044] d、如图4d所示,搭设第一钢拱壳临时支架7,拼装下层钢拱壳44;
[0045] e、如图4e所示,在上层桥面1搭设第二钢拱壳临时支架8,在第二钢拱壳临时支架8上拼装上层钢拱壳,钢拱壳4合龙后,拆除第一钢拱壳临时支架7和第二钢拱壳临时支架8;
[0046] f、按照由跨中至桥墩支点方向浇筑上层桥面混凝土桥面板,全桥附属结构施工完成后施工过程结束。
[0047] 本发明上层桥面通行机动车,下层桥面通行慢行系统,将机动车与慢行系统分离,既保证了慢行系统的安全性,又降低了慢行系统设计高程,便于行人和非机动车通行;钢桁梁与钢拱壳形成协作体系共同承担二期恒载和汽车、人群、风等运营期荷载,将景观性拱壳结构与钢桁梁相结合,在提升桥梁景观性的同时,钢拱壳参与桥梁总体受力,提高了整体结构安全度和经济性。
[0048] 以上仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
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